(57)【要約】【課題】鋳造性の悪いＡｌ−Ｍｇ系合金を選択しても、リブと一般部との交差部に引け巣が発生しないようにする。【解決手段】シェル構造の一般部２の凹部３内にリブ４を設けたＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品において、前記リブ４の肉厚ｂｍｍを、一般部２の肉厚ａｍｍに対し、  ［ａ＋１］ｍｍ以上となるように厚く設定し、一般部２が凝固した後、リブ４を指向性凝固させて、リブと一般部との交差部Ｐ内に引け巣が発生するのを防止し、熱処理レスでも高い強度と伸びとが得られるＡｌ−Ｍｇ系合金の有効利用を図る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル構造の一般部の適当箇所にリブを設けたＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品において、前記リブと前記一般部との交差部に引け巣が生じないように、該リブの肉厚を前記一般部の肉厚と異なる厚さに設定したことを特徴とするＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品。
【請求項２】
リブの肉厚を、一般部の肉厚よりも厚くしたことを特徴とする請求項１に記載のＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品。
【請求項３】
一般部の肉厚ａｍｍに対し、リブの肉厚ｂを［ａ＋１］ｍｍ以上に設定したことを特徴とする請求項２に記載のＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品。
【請求項４】
リブの肉厚を、一般部の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする請求項１に記載のＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品。
【請求項５】
一般部の肉厚ａｍｍ（ただし、ａは３以上）に対し、リブの肉厚ｂを［ａ−２］ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項４に記載のＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品。
【請求項６】
一般部の肉厚２ｍｍに対し、リブの肉厚を１ｍｍに設定したことを特徴とする請求項４に記載のＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金特にＡｌ−Ｍｇ系合金により製造された鋳造部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車部品のアルミ化が進む中、例えば、自動車ボデー部品の一つであるセンターピラーについても、アルミニウム合金の鋳造品が用いられるようになってきている。そして、このようなアルミニウム合金製のセンターピラーにあっては、横力に対する曲げ剛性を高めるため、通常、一般部に断面コ字形部を設けると共に、この断面コ字形部にリブ（縦リブ）を設けるようにしている（例えば，特許文献１参照）
【０００３】
ところで、上記したセンターピラーを含む自動車ボデー部品に用いられるアルミニウム合金としては、凝固収縮率が小さく、引け巣の発生が少ないことに加え、熱処理により高強度が得られることから、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金（ＡＤＣ３、ＡＣ４Ａ等）やＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金（ＡＤＣ１２、ＡＤＣ４Ｂ等）が一般に用いられていた。しかし、この種のアルミニウム合金は、材料の伸びが小さく、熱処理なしで１〜３％、Ｔ６処理を施しても最大１０％程度ある。したがって、部品の種類によってはその適用が困難になる、という制約があった。
一方、熱処理を施さなくても高い強度と伸びが得られるアルミニウム合金として、Ａｌ−Ｍｇ系合金（ＡＤＣ５、ＡＤＣ６、ＡＣ７Ａ、ＡＣ７Ｂ等）がある。
したがって、上記したＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金やＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金に代えて、これらＡｌ−Ｍｇ系合金を自動車ボデー部品に用いれば、アルミ化できる範囲が拡大する上、熱処理レス（熱処理を行わない）により製品コストも低減することになる。
【０００４】
なお、鋳造部品にリブを設けることは、アルミニウム系合金以外の合金を用いる鋳造部品でも多く採用されており、例えば、特許文献２には、外壁の内側にリブを設けた亜鉛合金製鋳造部品が、特許文献３には、外面にリブを設けたチタン合金製鋳造部品がそれぞれ開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２２５６１号公報（図３）
【特許文献２】
特開２００２−３０７１５７号公報
【特許文献３】
特開平３−１２８１６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記Ａｌ−Ｍｇ系合金は、凝固収縮率が大きいため、引け巣が発生し易いという欠点があり、引け巣が発生すると、製品強度の低下を招くばかりか、外観品質の低下を招くことになる。特にリブが存在する場合は、リブと一般部との交差部（以下、この部分をリブ交差部という）内に引け巣が発生する確率が著しく高くなり、場合によっては、この引け巣を起点に凝固割れが発生する。
【０００７】
本発明者は、この引け巣の問題について鋭意検討した結果、一般部の肉厚とリブの肉厚との肉厚差が引け巣の発生に密接に関係し、一般部の肉厚よりもリブの肉厚を適当量厚くした場合、または一般部の肉厚よりもリブの肉厚を適当量薄くした場合に引け巣が発生しないことを見出した。なお、特許文献１および特許文献２には、一般部の肉厚よりもリブの肉厚が薄い実施形態が、特許文献３には、一般部の肉厚よりもリブの肉厚が厚い実施形態がそれぞれ記載されているが、これらは、いずれも強度や靭性あるいは歪み発生との関係でリブの肉厚を設定しており、鋳造欠陥（引け巣）との関係でリブの肉厚を設定した先行技術はない。
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、鋳造性の悪いＡｌ−Ｍｇ系合金を選択しても、リブ交差部内に引け巣が発生しないようにし、もってＡｌ−Ｍｇ系合金の適用範囲の拡大に大きく寄与する鋳造部品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、シェル構造の一般部の適当箇所にリブを設けたＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品において、前記リブと前記一般部との交差部に引け巣が生じないように、該リブの肉厚を前記一般部の肉厚と異なる厚さに設定したことを特徴とする。
本発明において、上記リブの肉厚は一般部の肉厚よりも厚くても、逆に薄くてもよいものである。一般部の肉厚よりもリブの肉厚が厚い場合は、一般部が凝固した後、リブが指向性凝固し、リブ交差部内における引け巣の発生が防止される。一方、一般部の肉厚よりもリブの肉厚を薄くした場合は、一般部よりもリブの凝固速度が大きくなる結果、リブが冷却フィンとして機能し、リブ交差部の凝固が促進されて、該リブ交差部内における引け巣の発生が防止される。
ここで、一般部の肉厚よりもリブの肉厚を厚くする場合は、一般部の肉厚ａｍｍに対し、リブの肉厚ｂを［ａ＋１］ｍｍ以上に設定するのが望ましい。
また、一般部の肉厚よりもリブの肉厚を薄くする場合は、一般部の肉厚ａｍｍ（ただし、ａは３以上）に対し、リブの肉厚ｂを［ａ−２］ｍｍ以下に設定するのが望ましい。なお、一般部の肉厚が２ｍｍである場合は、例外的にリブの肉厚を１ｍｍに設定するのが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１および２は、本発明の第１の実施の形態を示したものである。本第１の実施の形態は、自動車ボデー部品の一つであるセンターピラーに適用したもので、図中、１で示すセンターピラーは、シェル構造の一般部２のほぼ下半分に凹部（断面コ字形部）３を有すると共に、この凹部３内に、複数条（ここでは、２条）のリブ（縦リブ）４，４を配置している。
【００１０】
上記センターピラー１は、ここではダイカスト用合金としてＪＩＳに規定されるＡｌ−Ｍｇ系合金（ＡＤＣ５、ＡＤＣ６等）をダイカスト鋳造することにより一体に形成されており、各リブ４は、一般部２の凹部３の底壁３ａから垂直に立上げられている。各リブ４はまた、その先端側が前記底壁３ａに連接する側の根元側に対して肉薄になっている。これは、金型に対する抜け勾配を設定する必要から生じたもので、リブ４の肉厚ｂは、その根元側の最大幅で規定される。
しかして、上記各リブ４の肉厚ｂは、凹部３の底壁３ａを含む一般部２の肉厚ａよりも適当量だけ厚く設定されている。この場合の適当量は、１ｍｍ以上が妥当であり、したがって、一般部２の肉厚ａｍｍとリブ４の肉厚ｂｍｍとの関係は、ｂ≧［ａ＋１］ｍｍと表すことができる。
【００１１】
このように一般部２の肉厚ａよりもリブ４の肉厚ｂを厚くすることで、ダイカスト鋳造時、一般部２に対応する鋳造域の冷却速度がリブ４に対応する鋳造域の冷却速度よりも速くなり、これにより、一般部２の凝固がリブ４に先行し、この結果、リブ４が指向性凝固するようになる。したがって、凝固収縮率の大きいＡｌ−Ｍｇ系合金を用いても、リブ４と一般部２との交差部（リブ交差部）Ｐに引け巣が生じることはなくなり、鋳造品質は良好となる。また、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、熱処理レスでも高い強度と伸びとが得られるので、センターピラー１として用いても、耐久性は十分となり、しかも、製品コストは低減する。
【００１２】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示したものである。なお、本第２の実施の形態も、上記したＡｌ−Ｍｇ系合金製の自動車用センターピラー１に適用したもので、その基本構造には全く変更がないので、ここでは、図１に示した部分と同一部分に同一符号を付すこととする。本第２の実施の形態の特徴とするところは、一般部２の凹部３内に配置されるリブ（縦リブ）４の肉厚ｂを一般部の肉厚ａよりも適当量だけ薄く設定した点にある。この場合の適当量は、２ｍｍ以上が妥当であり、したがって、一般部２の肉厚ａｍｍとリブ４の肉厚ｂｍｍとの関係は、ｂ≦［ａ−２］ｍｍと表すことができる。ただし、前記式は、一般部２の肉厚ａが３ｍｍ以上で成立し、一般部２の肉厚ａが２ｍｍである場合は、例外的にリブ４の肉厚ｂを１ｍｍに設定するのが望ましい。
【００１３】
このように一般部２の肉厚よりもリブ４の肉厚ｂを薄くすることで、ダイカスト鋳造時、リブ４に対応する鋳造域の冷却速度が一般部２に対応する鋳造域の冷却速度よりも速くなり、これにより、リブ４が凝固した後に、一般部２が凝固するようになる。この結果、リブ４が冷却フィンとして機能し、該リブ４に隣接するリブ交差部Ａの冷却速度も速くなる。したがって、凝固収縮率の大きいＡｌ−Ｍｇ系合金を用いても、該リブ交差部Ｐに引け巣が生じることはなくなり、鋳造品質は良好となる。また、Ａｌ−Ｍｇ系合金は熱処理レスでも高い強度と伸びとが得られるので、第１の実施の形態と同様にセンターピラー１として用いても、耐久性は十分となり、かつ製品コストは低減する。
【００１４】
【実施例】
型締力２５００ｔのダイカストマシンを用いると共に、溶湯としてＡＤＣ５（Ａｌ−Ｍｇ系合金）を選択し、金型キャビティ内を１０ｋＰａとなるように真空引きしながら、射出速度３．５ｍ／ｓ、鋳造圧力（設定射出圧力）６０ＭＰａの条件で、溶湯を金型キャビティ内に射出し、排気量１．５リットルクラスの５人乗りの乗用車におけるセンターピラーをダイカスト鋳造した。この際、一般部２の肉厚ａとリブ４の肉厚ｂとを、図４に示すように１〜５ｍｍ範囲で種々に変化させ、一般部２とリブ４との肉厚比（ａ：ｂ）が種々に異なるセンターピラーを鋳造し、鋳造後、特にリブ交差部Ｐ（図１、３）における引け巣の有無を観察した。
【００１５】
図４は、上記した引け巣の観察結果を示したものである。同図に示す結果より、一般部２の肉厚ａが１〜４ｍｍ範囲では、リブ４の肉厚ｂが前記した式ｂ≧［ａ＋１］ｍｍを満足する領域Ａで、一般部２の肉厚ａが３〜５ｍｍ範囲では、リブ４の肉厚ｂが前記した一般式ｂ≦［ａ−２］ｍｍを満足する領域Ｂで、いずれも引け巣の発生が認められなかった。また、一般部２の肉厚ａが２ｍｍの場合は、例外的にリブ４の肉厚ｂが１ｍｍでも引け巣の発生は認められなかった。これに対し、一般部２の肉厚ａとリブ４の肉厚ｂとが前記２つの領域Ａ，Ｂを外れる場合は引け巣が発生し易くなり、特に一般部２の肉厚ａとリブ４の肉厚ｂとが等しい場合には、１００％の確率で引け巣が発生した。すなわち、引け巣（鋳造欠陥）のない健全なセンターピラーを得るには、一般部２の肉厚ａとリブ４の肉厚ｂとの間に、適当な大きさの肉厚差を付けることが極めて重要であることが分った。
【００１６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るＡｌ−Ｍｇ系合金製鋳造部品によれば、鋳造性の悪いＡｌ−Ｍｇ系合金を選択しても、リブと一般部との交差部に引け巣が発生することがなくなるばかりか、凝固割れの発生もなくなり、鋳造品質が著しく向上する。また、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、熱処理を行わなくても高い強度と伸びとが得られるので、本鋳造部品は、適用範囲が大幅に拡大するばかりか、製品コストが低減し、その利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての自動車用センターピラーの要部構造を示したもので、図２のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図である。
【図２】本第１の実施の形態としての自動車用センターピラーの全体構造を示す正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての自動車用センターピラーの要部構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例で得られた自動車用センターピラーにおける引け巣発生状況を示す図表である。
【符号の説明】
１    センターピラー
２    一般部
３    凹部
４    リブ
【図１】
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【図２】
2005007456.tif 000004
【図３】
2005007456.tif 000005
【図４】
2005007456.tif 000006